JP7350084B2 - 液化二酸化炭素でドライアイスナゲットを製造するドライアイスナゲット製造装置、製造方法及びこれにより製造されたドライアイスナゲット - Google Patents

Description

本発明は、液化二酸化炭素でもってドライアイスナゲットを製造するドライアイスナゲット製造装置、製造方法、及びこれにより製造されたドライアイスナゲットに関する。

一般にドライアイスとは、固体の二酸化炭素を意味し、多方面の冷却材として使用されている。ドライアイスは、昇華して大気圧の条件で気体に変化し得る。昇華点は、およそ氷点下７８．５度である。このようなドライアイスは、ナゲット形態で製造されて冷却材として使用されるが、主に食品や医薬品を移動させる際、移動距離に応じて適量が、保管箱に、ともにパッキングされて移動される。

このようなドライアイスは、主として、製造時にペレット状に製造された後、ペレットを２次的に再加工してドライアイスに圧縮成形することになる。このような製造工程を通じて製造されたドライアイスは、最小単位がペレットのサイズなので、圧縮されたペレットを再圧縮する過程にて、ペレットとペレットの間の空間がペレットで満たされにくい。これは、製造されたドライアイスの密度を低下させる結果につながり、ドライアイスの体積に比して昇華時間が相対的に短くなるという結果につながることになる。

したがって、近年では、食べ物の配送や医薬品の配送効率などのために、流通過程で、より少ない体積のドライアイスが用いられることが好まれ、これに対応するためのドライアイス製造方法などが研究されているのが現状である。

大韓民国公開特許公報第２０１５－０１１７３６８号（Ａ２０１５．１０．２０）

本発明の一実施例は、液化二酸化炭素を固形のドライアイスに直接に相変化させて製造されたドライアイスナゲットを提供することを目的とする。

本発明の一実施例は、液化二酸化炭素を固形のドライアイスに直接に相変化させる方法を提供することを目的とする。

液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスを製造する、ドラアイスナゲット製造装置が提供される。

上記に記載のドライアイスナゲット製造装置を介して製造される、ドライアイスナゲットが提供される。

上記に記載のドライアイスナゲット製造装置を介してドライアイスナゲットを製造する方法が提供される。

地面に固定されて上方に延長形成され、上方の側の端部に、上方と対向する支持プレートを含む支持ベースと、支持ベースが延長された方向に、支持ベースの延長表面に沿って往復移動が可能な第１のケースと、第１のケースが上方へと移動した際に互いに突き当てられて、気密が保持される圧縮空間を形成しており、液状二酸化炭素を圧縮空間に提供できるように、供給ラインに連結される供給孔が形成される第２のケースと、第２のケースを貫通して圧縮空間を往復できる加圧ピストンと、を含み、圧縮空間には、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように加圧ピストンが下降しうる。

また、第２のケース及び支持ベースは固定されており、第１のケース及び加圧ピストンの往復運動により駆動されうる。

また、第１のケースは、第２のケースと接する面に形成される溝、及び、溝に配置されるシーリング部を含み、第２のケースは、第１のケースと接する面に、シーリング部と対応する形状の金属材である突出部を含みうる。

また、地面に固定されて上方に延長形成され、上方の側の端部に、上方と対向する支持プレートを含む支持ベースと、支持ベースが延長された方向に、支持ベースの延長表面に沿って往復移動が可能な第１のケースと、第１のケースが上方へと移動した際に、互いに突き当てられて、気密が保持される圧縮空間を形成しており、液状二酸化炭素を圧縮空間に提供できるように、供給ラインに連結される供給孔が形成される第２のケースと、第２のケースを貫通して圧縮空間を往復できる加圧ピストンと、を含み、圧縮空間内にて、加圧ピストンが支持プレートに接近し、液状二酸化炭素が加圧されるが、圧縮空間は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように加圧ピストンが下降しうる。

また、第２のケース及び支持ベースは固定されており、第１のケース及び加圧ピストンの往復運動により駆動されうる。

また、第１のケースは、第２のケースと接する面に形成される溝、及び、溝に配置されるシーリング部を含み、第２のケースは、第１のケースと接する面に、シーリング部と対応する形状の金属材である突出部を含みうる。

また、地面に固定支持される支持ベースの延長方向に沿って、第１のケースが上方に移動されて第２のケースと接する第１のケースの移動の段階と、第１のケースの移動により、第１のケースと第２のケースとが連通する内部に、気密状態が保持される圧縮空間形成段階と、圧縮空間形成段階で形成された圧縮空間に、液状二酸化炭素が注入される液状二酸化炭素注入段階と、液状二酸化炭素注入段階で注入された液状二酸化炭素については、第２のケースと連結された加圧ピストンが、支持ベースへの方向である加圧方向に移動されて液状二酸化炭素を加圧するようにする加圧段階と、加圧段階の後、加圧ピストンと第１のケースが復帰する復帰段階と、復帰段階の後、加圧された液状二酸化炭素が状態変化した、ドライアイスを排出させる排出段階と、を含み、圧縮空間内にて加圧ピストンが支持プレートに接近し、液状二酸化炭素が加圧されるにあたり、圧縮空間は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように加圧ピストンが下降しうる。

また、加圧ピストンの加圧力が支持ベースの方向に作用するとき、地面に固定された支持ベースの反作用により加圧力が支持されうる。

また、第１のケース及び第２のケースを含み、第１のケースと第２のケースとの間の接触により内部に加圧空間が形成されるシリンダーと、シリンダー内にて第２のケースの側から第１のケースへと移動し、加圧空間を加圧するピストンと、含み、ピストンは、シリンダー内にて加圧方向と対向する加圧支持面を持つ固定プレートと、固定プレートと連結ピンとにより連結され、加圧方向へと移動できる上下可変部、及び、上下可変部の周りに位置し、加圧方向を基準にして側方に移動されて拡張可能である側方可変部を含む可変プレートと、固定プレートと可変プレートとの間にて、加圧方向に弾性変形される弾性体と、を含み、側方可変部は、シリンダーの内壁と接触される第１の連動部及び第２の連動部を含んでおり、加圧方向に移動されるに伴いシリンダーの内壁の幅が減少することから、加圧面積のが縮小し、第１の連動部と第２の連動部が上下可変部を加圧し、上下可変部は、側方可変部により加圧されると、加圧支持面の側へと弾性的に移動されうる。

また、連結ピンは、一端が固定プレートと固定的に連結され、他端が、上下可変部と連結されるにあたり、上下可変部との間に、加圧方向に連結ピンが、予め決定された距離だけの遊び空間を形成して連結されうる。

また、第１の連動部は、加圧方向への平面上で外側に対向する、上下可変部の少なくとも３つ以上の表面に、それぞれ対応する加圧方向から４５度の範囲内で角度離隔される斜面を含み、第２の連動部は、上下可変部を中心にした上下可変部の周囲の側に、第１の連動部と、接触した状態で交互に配置されうる。

第１のケースは、加圧方向にピストンが移動した際に、第２のケースの内側から側方へと拡張された状態の側方可変部が、第２のケースから第１のケースまで、シリンダーの内面に接触された状態を保持しつつ縮小されるようにするテーパー部を含みうる。

また、シリンダーの外側から内側へと延長されるロッドと、シリンダーの内側に位置するロッドの一端部と結合され、シリンダー内に形成される第１の加圧区間から第２の加圧区間へと加圧方向に加圧し、シリンダーの内壁に接するように拡張形成される加圧プレートと、を含み、加圧プレートは、加圧方向に向かって凸に曲面形に形成される分散加圧部と、分散加圧部の端部の側でシリンダーの内壁に接し、加圧方向と対向する平面に形成される加圧端部と、を含むのであり、分散加圧部は、加圧プレートとスノーとの間の接触による加圧の前に、第２の加圧区間内で不均一に累積したスノーを、成形形状に対応する形態へと分散させうる。

また、分散加圧部は、加圧方向に凸である半球状に形成されうる。

加圧端部は、加圧方向に分散加圧部により加圧されて側面に移動されたスノーを加圧方向に加圧しうる。

本発明の一実施例によれば、液化二酸化炭素を固形のドライアイスへと直接に相変化させて製造されたドライアイスナゲットを提供しうる。

本発明の一実施例によれば、液化二酸化炭素を固形のドライアイスへと直接に相変化させる方法を提供しうる。

従来のペレットが押し出されることを示す図である。 従来のペレットを圧縮してドライアイスを製造することを示す図である。 従来のペレットを圧縮して製造されたドライアイスナゲットである。 本発明の一実施例によるドライアイスを製造する手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるドライアイスを製造することを示す概略図である。 本発明の一実施例による液化二酸化炭素により製造されたドライアイスナゲットである。 本発明の一実施例によるドライアイスナゲットと、従来の圧縮ペレットにより製造したドライアイスナゲットとの昇華率を試験したデータである。 従来技術を示したドライアイス製造装置であって、図８（ａ）～図８（ｄ）まで順次製造工程を示す図である。 本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイス製造装置が複数連結されたことを示す図である。 本発明の第１の態様の一実施例による気密保持構造を示す図であって、図１０（ａ）は、第１の気密保持構造である溝及びシーリング部を示す図であり、図１０(ｂ）は、第２の気密保持構造である突出部を示す図である。 本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイス製造装置を示す図であって、図１１（ａ）は、第１のケースが復帰された状態を示す図であり、図１１(ｂ）は、第１のケースが上昇して圧縮空間を形成したことを示す図であり、図１１（ｃ）は、加圧ピストンが下降して液化二酸化炭素を加圧することを示す図である。 本発明の第１の態様の一実施例による加圧時に、第１のケース及び第２のケースの内部を示す図である。 本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイスの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の態様の一実施例によるドライアイス製造装置を示すもので、図１４（ａ）は、第１のケースが上昇する前の原点にあることを示す図であり、図１４（ｂ）は、第１のケースが上昇してシリンダーの内部に加圧空間を形成したことを示す図であり、図１４（ｃ）は、ピストンが加圧方向に下降して加圧空間を加圧したことを示す図である。 本発明の第２の態様の一実施例によるピストンの固定プレート及び可変プレートを示したものであって、図１５（ａ）は、本発明の一実施例による可変プレートが縮小された状態を示す図であり、図１５(ｂ）は、本発明の一実施例による可変プレートが拡張された状態を示す図である。 本発明の第２の態様の一実施例によるピストンの固定プレート及び可変プレートの切開したものを示したものであって、図１６（ａ）は、本発明の一実施例による可変プレートが縮小された状態を切開した図面、図１６(ｂ）は、本発明の一実施例による可変プレートが拡張された状態を切開した図面である。 本発明の第２の態様の一実施例によるシリンダーの内部で固定プレート及び可変プレートが区間別に下降する段階を示す図である。 本発明の第３の態様の一実施例によるドライアイスナゲット製造装置を示したものであって、図１８（ａ）は、第１のケース及び第２のケースが離隔された状態で原点に位置されたことを示す図であり、図１８(ｂ）は、第１のケースの上昇による第１のケースと第２のケースとの間の接触によりシリンダーが形成されたことを示す図であり、図１８（ｃ）は、シリンダー内でピストンが加圧方向に移動することを示す図である。 本発明の第３の態様の一実施例によるピストンを示す図である。 本発明の第３の態様の一実施例によるピストンが加圧方向に移動することを示す図である。 本発明の第３の態様の一実施例にドライアイスナゲット製造装置により生成されたドライアイスナゲットを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに制限されるものではない。

本発明の説明に当たっては、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これはユーザー、運用者の意図または慣例などによって異なり得る。したがって、その定義は、本明細書の全般にわたった内容に基づいてなされなければならない。

本発明の技術的思想は、請求範囲により決定され、以下の実施例は、本発明の技術的思想を本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。

以下では、本発明の実施例であるドライアイスの製造に関連した装置及び方法に関する内容を含む。多様な実施例を説明するため、図１～７，図８～１３，図１４～１７，図１８～２０

図１は、従来のペレットＡ２ａが押出されることを示す図であり、図２は、従来のペレットＡ２ａを圧縮してドライアイスを製造することを示す図であり、図３は、従来のペレットＡ２ａを圧縮して製造されたドライアイスナゲットＡ１０である。

図１～図３を参照すると、従来のドライアイス製造方法は、二酸化炭素を予め決定された(predetermined)気圧及び温度などの環境にさらしてペレット状の固形の二酸化炭素に製造した後、これを２次的に成形してドライアイスを生産するものである。図１のように押出ヘッドＡ１を介して押出ペレットＡ２が製造されると、これをシリンダーＡ４に収容させてピストンＡ３で加圧することにより、ペレットＡ２ａ間の圧縮により成形されるドライアイスナゲットＡ１０が製造される。

このような製造工程を通じて製造されるドライアイスナゲットＡ１０は、押出される過程で加圧成形が１次的に行われ、２次的にペレットＡ２ａ同士の間の加圧成形が行われる。このとき、加圧される最終的に加圧成形されるペレットＡ２ａは、既に所定水準で加圧された状態であるため、密度が高く形成された状態であってもよい。したがって、さらに加圧を行うとしても、これにより圧縮成形されることは難しい。すなわち、圧縮成形のためには、より高い圧力の加圧力が求められるのであり、加圧を通じて圧縮成形される場合でも、最小粒子がペレットＡ２ａのサイズなので、ペレットＡ２ａ同士の間には、空隙Ａ１２が形成され得る。

さらに、ペレットＡ２ａのサイズが一般に直径基準３ｍｍ以上で形成されることを考慮すると、圧縮ペレットＡ１１同士の間に空隙Ａ１２が形成されるしかない条件が形成される。もちろん、これはペレットＡ２ａが同じサイズの直方体であり、整列された状態で加圧された場合には、空隙Ａ１２が発生しないこともあり得るが、ペレットＡ２ａは、押出過程で断面積が円形である形態で押し出すことが効果的なので、圧縮ペレットＡ１１間の圧縮成形過程では、空隙Ａ１２の発生が避けられない。

図４は、本発明の一実施例によるドライアイスを製造する手順を示すフローチャートであり、図５は、本発明の一実施例によるドライアイスを製造することを示す概略図である。

図４を参照すると、本発明の液化二酸化炭素でドライアイスナゲットＡ１０を製造する方法は、予め決定された内部空間が形成されたシリンダーＡ４の内部に液化二酸化炭素が噴射される噴射段階ＡＳ１０、内部空間にて液化二酸化炭素が固形化されてシリンダーＡ４の下部に蓄積される固形化段階ＡＳ２０、シリンダーＡ４の上部に位置するピストンＡ３が下降して予め決定された内部空間を加圧する加圧段階ＡＳ３０、及び、ピストンＡ３により加圧された固形状態の液化二酸化炭素を圧縮成形する成形段階ＡＳ４０を含んでもよい。

ここで、固形化された液化二酸化炭素の粒度は、少なくとも１ｍｍ未満でありうる。好ましくは、図５に示された供給部Ａ５のノズルに応じて、液化二酸化炭素は、粒度がマイクロメートル単位内で決められうる。もちろん、これに限定されるものではなく、ノズルの構造に応じて決められうるのであり、粒度が小さいほど好ましいが、少なくとも１ｍｍ未満の粒度を持ちうる。

また、液化二酸化炭素が噴射される時点における予め決定された内部空間は、大気圧状態でありうる。大気圧状態に噴射された液化二酸化炭素は、シリンダーＡ７の内部の温度を低下させうる。この際、ピストンＡ６の下降により、固形化された液状二酸化炭素は、圧縮がなされうる。すなわち、低温高圧状態にさらされて、ドライアイスナゲットＡ１０が形成されうるのである。

このような工程により製造されたドライアイスナゲットＡ１００は、粒度のサイズが小さく、最初の圧縮が行われる状態であるため、より堅く圧縮されてスノーＡ１００ａレベルで固形化された粒度間の空隙Ａ１２は、発生しないのでありうる。すなわち、質量に対して体積が低く密度が高く形成されるのでありうる。密度が高く形成される本発明のドライアイスナゲットＡ１００（図６参照）は、空隙Ａ１２がなく、空気中に露出される表面積が狭く、昇華速度が遅く進行されるのでありうる。これにより、より長い時間、冷却を行うことができるドライアイスを製造しうる。

図７は、本発明の一実施例によるドライアイスナゲットＡ１００と、従来の圧縮ペレットＡ１１により製造したドライアイスナゲットＡ１０との昇華率を試験したデータであって、これを参照すると、第１の昇華区間ＡＶ１、Ｆ１から第２の昇華区間ＡＶ２、Ｆ２へと進むにつれて、ドライアイスナゲットＡ１０、１００は、昇華が進み得る。ここで、本発明と従来のペレットＡ２ａを圧縮して製造したドライアイスナゲットＡ１０、１００の間の差は、昇華速度にあり、これは前述の空隙Ａ１２の存在の有無にある。本発明のドライアイスナゲットＡ１００の昇華区間は、第１の昇華区間ＡＶ１よりも第２の昇華区間ＡＶ２の傾きが緩やかになることが確認できる。これは空隙が存在せず、図６のような立方体状にドライアイスナゲットＡ１００が製造される場合に、昇華されるほど表面積が減少することから昇華速度が遅くなりうる。

これに対して、ペレットＡ２ａを圧縮して製造されたドライアイスナゲットＡ１０は、第１の昇華区間ＡＦ１よりも第２の昇華区間ＡＦ２の傾きが、より大きくなるのであり、これは昇華速度が加速化されることを意味する。これは、空隙Ａ１２を通じて大気に露出されたドライアイスナゲットＡ１０が昇華されるとともに、露出表面積が増加して昇華速度が次第に速くなることを意味し、完全に昇華される直前には、体積自体が減少して露出表面積が減少するため、昇華速度が低くなるということが分かる。

このような昇華傾向及び持続時間を考慮すると、本発明の一実施例である、液化二酸化炭素でドライアイスナゲットＡ１００を製造する方法は、より効果的な冷却機能を行うことができる高密度のドライアイスナゲットＡ１００を生産できるものである。

図８は、従来技術を示したドライアイス製造装置Ｂ１０で、図８（ａ）～図８（ｄ）まで順次行われる製造工程を示す図である。

図８（ａ）～図８(ｄ)を参照すると、従来のドライアイス製造装置Ｂ１０は、圧縮空間ＢＰが形成されるシリンダーＢ１、前記シリンダーＢ１の下に位置してドライアイスが成形される成形板Ｂ２、及び、成形板Ｂ２を支持する支持端Ｂ３から構成される。これは、成形板Ｂ２がシリンダーＢ１の下部から上方に移動してシリンダーＢ１と接触した後、シリンダーＢ１内の加圧部材Ｂ１ａが下降してドライアイスを生成する装置である。ここで、加圧部材Ｂ１ａは、シリンダーＢ１内の圧力を増加させるとともに下降するので、圧力は、シリンダーＢ１内にて全方向に増加されうる。側方には、シリンダーＢ１の内壁が位置して相対的に高い強度で支持されうるのであり、上方には下降する加圧部材Ｂ１ａが位置するため、加圧部材Ｂ１ａが出力可能な圧力までを伝えることができる。しかし、加圧部材Ｂ１ａの出力可能な圧力以上を、成形板Ｂ２が押し動かされずに支持可能であってこそ、出力を完全にドライアイスの圧縮に伝えることができる。

前記成形板Ｂ２は、上方に移動してシリンダーＢ１と接触するため、上下方向には移動が可能である。これは、上方に移動した分だけ、加圧部材Ｂ１ａから加圧される荷重により、加圧中に再び下方に押し動かされることが発生し得るものである。ここで、押し動かされるとは、加圧部材Ｂ１ａから出力される加圧力を、圧力が加わる方向に緩衝する効果を示すのであることから、目的とする出力は、ドライアイスに伝えることができなくなり、密度が目的とする数値より低く製造されたために、ドライアイスの気化率は、予想よりも増加することになる。すなわち、このような装置、及び装置による工程は、製造されたドライアイスの短い寿命を誘発することになる。

図９は、本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイス製造装置Ｂ１０が複数連結されたものであり、説明の便宜のために、一部が切開された状態を示す図である。

図９を参照すると、ドライアイス製造装置Ｂ１０は、ドライアイスの生産量を増大させるために、複数の装置を相互に連結して駆動しうる。本例示では、そのような実施例を開示したものであり、独立して駆動できることはもちろんである。

本発明の一実施例であるドライアイス装置は、支持ベースＢ１００、第１のケースＢ２００、第２のケースＢ３００及び加圧ピストンＢ４００を含んでもよい。具体的には、支持ベースＢ１００は、地面に固定されうる。地面に固定されるという意味は、加圧ピストンＢ４００から圧力が伝達されても、前記圧力により移動されるのではなく、固定されることを意味するものである。例えば、加圧ピストンＢ４００が上側から下方へと支持ベースＢ１００を加圧する場合、加圧方向ＢＤに押し動かされることが発生して圧力を緩和させるなどの現象が起こらないことを意味する。加圧ピストンＢ４００は、地面に固定されて地面から上方へと延長された形態であってもよい。上方へと延長された支持ベースＢ１００は、上面にてドライアイスが成形されうる。

そして、第１のケースＢ２００は、支持ベースＢ１００の延長された側面に沿って上方へと移動されうる。具体的には、上方へと移動した後、予め決定された工程の遂行が行われ、元に復帰可能なものであり、復帰時には、支持ベースＢ１００の上面よりも高く位置しないようにする。第１のケースＢ２００は、上方へと移動して第２のケースＢ３００と接触しうる。第１のケースＢ２００と第２のケースＢ３００の接触により、第１のケースＢ２００と第２のケースＢ３００との内部空間が連通し、前記内部空間は、圧縮対象空間となり得る。

前記第１のケースＢ２００が上方に移動して第２のケースＢ３００と接触するとともに圧縮空間ＢＰを形成し、圧縮空間ＢＰは、加圧ピストンＢ４００の下降により加圧されて圧縮されうる。もちろん、加圧ピストンＢ４００の下降の前に、液状二酸化炭素の注入が行われうる。液状二酸化炭素の注入は、第２のケースＢ３００に設けられた供給孔Ｂ３０１により行われうる。未図示の供給ラインは、供給孔Ｂ３０１と連結されて液状二酸化炭素を提供しうる。

ここで、加圧ピストンＢ４００の加圧は、図示された加圧方向ＢＤで行われうるが、加圧ピストンＢ４００の加圧面の面積は、支持ベースＢ１００の上面の面積と同一でありうる。また、前記加圧方向ＢＤへの加圧は、支持ベースＢ１００を下方へと加圧しうる。ここで、前述のように、支持ベースＢ１００は、地面に固定されていることから、前記下方への加圧により、押し動かされるような移動が発生しない。これにより、加圧ピストンＢ４００による加圧力は、出力の分だけドライアイスを成形するのに使用されることになる。このような工程のために高圧の条件を組成しなければならず、高圧の条件でも気密を保持する必要がある。したがって、第１のケースＢ２００と第２のケースＢ３００とが互いに接する部分には、気密保持構造が備えられ得る。気密保持構造は、第１のケースＢ２００の側に設けられた第１の気密保持構造ａと、第２のケースＢ３００の側に設けられた第２の気密保持構造ｂを含み、これらの接触により気密状態をより効果的に保持できる。具体的には、以下の図１０を通じて説明する。

図１０は、本発明の第１の態様の一実施例による気密保持構造を示す図であって、図１０（ａ）は、第１の気密保持構造ａである溝Ｂ２１０及びシーリング部Ｂ２２０を示す図面であり、図１０(ｂ）は、第２の気密保持構造ｂである突出部Ｂ３２０を示す図である。

図１０（ａ）を参照すると、支持ベースＢ１００の上面は、すなわち成形部Ｂ１１０でありうる。成形部Ｂ１１０は、ドライアイスが製造されて、据え付けられるように置かれる場所であり、地面に固定された支持ベースＢ１００の最上段部でありうる。支持ベースＢ１００の延長方向に沿って、第１のケースＢ２００が上方へと移動して第２のケースＢ３００と接触する。ここで、接触される第１のケースＢ２００の側の第１の気密保持構造ａは、シーリング部Ｂ２２０であってもよい。

前記シーリング部Ｂ２２０は、第１のケースＢ２００に形成された溝Ｂ２１０に挟まれた状態で配置されてもよい。溝Ｂ２１０は、逆Ｔ字状に形成されてシーリング部Ｂ２２０の離脱を防止しうる。シーリング部Ｂ２２０は、低温にさらされやすく、加圧を繰り返して受けることになるため、低温加圧に有利な素材となり得る。例えば、Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ(ＢＰＴＦＥ）であってもよい。

一方、前記シーリング部Ｂ２２０に対応する第２の気密保持構造ｂは、第１のケースＢ２００に形成された突出部Ｂ３２０であってもよい。突出部Ｂ３２０は、第１のケースＢ２００と互いに対向する第２のケースＢ３００の一面に形成されてシーリング部Ｂ２２０と対応するように形成されてもよい。

ここで、シーリング部Ｂ２２０と突出部Ｂ３２０との間の接触状態の保持による気密状態の保持は、加圧ピストンＢ４００の下降位置が第１のケースＢ２００と第２のケースＢ３００との間の接触する位置よりも上側にあるときに機能することができる。すなわち、加圧ピストンＢ４００の加圧過程において、加圧ピストンＢ４００の下降位置が低いほど圧力が増加するため、気密状態を保持できる圧力条件の限界点を考慮して設計されてもよい。例えば、気密状態の保持能力に応じて第１のケースＢ２００の上昇高さＢＨを調整して設計してもよい。

図１１は、本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイス製造装置Ｂ１０を示す図であって、図１１（ａ）は、第１のケースＢ２００が復帰された状態を示す図であり、図１１(ｂ）は、第１のケースＢ２００が上昇して圧縮空間ＢＰを形成したことを示す図であり、図１１（ｃ）は、加圧ピストンＢ４００が下降して液化二酸化炭素を加圧することを示す図である。

図１１（ａ）は、第１のケースＢ２００と第２のケースの接触面とが互いに対向するように配置された復帰状態であってもよい。また、加圧ピストンＢ４００の加圧面と、支持ベースＢ１００の上面とが互いに対向するように配置されうる。このような構造は、垂直方向への運動により形成されるため、移動軸が一つの軸上で駆動が可能である。すなわち、水平方向への移動がなく、地面に固定された支持ベースＢ１００にて上方から加圧されるため、装置の構成及び工程が図１に示された従来技術よりも簡素でドライアイスの製造において効率的である。

図１１(ｂ）及び図１１（ｃ）を参照すると、第１のケースＢ２００が上昇して第２のケースＢ３００と連通する内部に気密空間(図１１(ｂ）では、圧縮空間ＢＰ)を形成して注入された液状二酸化炭素を加圧してもよい。気密空間が形成された状態で支持ベースＢ１００の上面である成形部Ｂ１１０は、シーリング部Ｂ２２０より低く位置しうる。このような構造は、加圧ピストンＢ４００が下降するほど、ますます高圧が形成され、最大の高圧(例えば、１６～２０ｂａｒの圧力範囲）にて、シーリングに依存して気密状態を保持するのではなく、下降する加圧ピストンＢ４００の出力に依存しうる。これは図１２により具体的に説明できる。

図１２は、本発明の第１の態様の一実施例による加圧時における、第１のケースＢ２００及び第２のケースＢ３００の内部を示す図である。

図１２を参照すると、第１のケースＢ２００及び第２のケースＢ３００は、第１のケースＢ２００の上昇により、互いに接触した状態で連通された内部に気密空間を形成しうるのであり、前記気密空間に、液状二酸化炭素が第２のケースＢ３００を介して注入されうる。前記気密空間は、加圧ピストンＢ４００が下降するとともに高圧状態に変更されうる。予め決定された高圧状態になった圧縮空間ＢＰには、固形のドライアイスが形成されうる。ここで、気密状態にて高圧を受容するためにシーリング部Ｂ２２０に依存せず、第１のケースＢ２００の内部の構造に依存しうる。すなわち、高圧の環境が作り出される位置に到達した加圧ピストンＢ４００は、第１のケースＢ２００の側に移動された状態でありうる。ここで、高圧は、予め決定された最大圧力の８０％以上に該当する圧力で第１のケースＢ２００の側へと加圧ピストンＢ４００が移動された状態であってもよい。

このような構造は、前記高圧状態のとき、圧縮空間ＢＰ内に露出される面は、第１のケースＢ２００、加圧ピストンＢ４００及び支持ベースＢ１００の上面(Ｂ成形部Ｂ１１０）であってもよい。すなわち、第１のケースＢ２００及び第２のケースＢ３００が接触した接触部Ｂ１５０は、第１のケースＢ２００が上昇した高さにより予め決定された上昇高さＢＨに位置し、加圧プレートは、接触部Ｂ１５０より下方に位置した状態で最大圧力の８０％以上が形成されうる。これにより圧縮空間ＢＰでは、液状二酸化炭素が固形化されてドライアイスになりうる。

図１３は、本発明の第１の態様の一実施例によるドライアイスの製造方法を示すフローチャートである。図１３を参照すると、ドライアイスの製造方法は、第１のケース移動段階ＢＳ１０、圧縮空間形成段階ＢＳ２０、液状二酸化炭素注入段階ＢＳ３０、液状二酸化炭素加圧段階ＢＳ４０、復帰段階ＢＳ５０、及びドライアイス排出段階ＢＳ６０を含みうる。

具体的には、第１のケースの移動の段階ＢＳ１０では、垂直方向に第１のケースＢ２００の上昇が行われる。第１のケースＢ２００の垂直方向への上昇は、支持ベースＢ１００の延長方向に沿って上昇するものである。第１のケースＢ２００の移動により、第１のケースＢ２００は、上方に位置する第２のケースＢ３００と接触されうる。第２のケースＢ３００と接触された第１のケースＢ２００は、連通された内部に気密空間を形成しうる。前記気密空間は、圧縮が行われる空間である。

第１のケースＢ２００が上昇すると、圧縮空間ＢＰ形成段階が行われるのであり、圧縮空間ＢＰが形成されると、液状二酸化炭素が第２のケースＢ３００を介して前記圧縮空間ＢＰ内に注入される液状二酸化炭素注入段階が行われうる。液状二酸化炭素が注入されると、加圧ピストンＢ４００の下降により液状二酸化炭素加圧段階ＢＳ４０が行われる。加圧された液状二酸化炭素は、固形のドライアイスに製造されうる。ドライアイスが加圧により成形された後には、加圧ピストンＢ４００及び第１のケースＢ２００は、移動前の状態に復帰されうる。復帰段階ＢＳ５０が完了すると、ドライアイス排出段階が行われることにより、ドライアイスの収集が行われうる。

図１４は、本発明の第２の態様の一実施例によるドライアイス製造装置を示したものであって、図１４（ａ）は、第１のケースＣ１１０が上昇する前の原点にあることを示す図であり、図１４（ｂ）は、第１のケースＣ１１０が上昇してシリンダーＣ１００の内部に加圧空間ＣＰを形成したことを示す図であり、図１４（ｃ）は、ピストンＣ２００が加圧方向に下降して加圧空間ＣＰを加圧したことを示す図である。

図１４（ａ）～図１４（ｃ）を参照すると、本発明の一実施例によるドライアイス製造装置は、シリンダーＣ１００及びピストンＣ２００を含む。具体的には、シリンダーＣ１００は、第１のケースＣ１１０及び第２のケースＣ１２０を含む。第１のケースＣ１１０及び第２のケースＣ１２０は、原点に位置した状態にて、互いに離隔されうる。第１のケースＣ１１０及び第２のケースＣ１２０のうちの１つ以上の移動により、第１のケースＣ１１０及び第２のケースＣ１２０は、互いに接することができ、互いに接した状態では、シリンダーＣ１００の内部空間を形成できる。前記内部空間は、加圧空間ＣＰになりうる。加圧空間ＣＰは、第２のシリンダーＣ１００の側に位置したピストンＣ２００の移動により加圧されて圧力が増加されうる。すなわち、シリンダーＣ１００の内部に前記加圧空間ＣＰが形成されると、ピストンＣ２００が加圧空間ＣＰに移動するとともに加圧空間ＣＰ内の容積が減少し、減少した容積では、相対的に圧力が増加することになる。

ここで、増加した圧力は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲で決められうる。前記圧力範囲内でドライアイスが形成されうる。もちろん、ドライアイスの形成は、液状二酸化炭素が注入された状態で、ピストンＣ２００が加圧空間ＣＰを加圧することにより行われてもよい。液状二酸化炭素の注入は、第２のケースＣ１２０の一側に形成された供給孔を介して注入されるのでもよい。供給孔は、ピストンＣ２００が加圧空間ＣＰを加圧する前の状態で加圧空間ＣＰに対向する面に形成されうる。もちろん、ピストンＣ２００が圧力空間の側へと加圧する過程において、供給孔は、圧力空間側から露出されずに気密の保持が行われてもよい。

また、本発明の第２の態様の一実施例によるドライアイス製造装置は、このようなメカニズムを介して液状二酸化炭素に相対的に高圧を提供するため、構造的に予め決定された圧力を超える時点は、第１のケーシングの内側に少なくともピストンＣ２００（以下の可変プレートＣ２２０）の一部が位置された状態になるようにする。また、第１のケーシングの内部には、加圧方向へピストンＣ２００の移動が進むにつれて通過断面積が狭くなる構造を含む。

前述の構造を説明するため、以下の図１５～図１７により説明し、まず、前記通過断面積が狭くなることにより、ピストンＣ２００の一部が可変される構造で対応できるが、これに対する具体的な説明は、以下で説明する。

図１５は、本発明の第２の態様の一実施例によるピストンＣ２００の固定プレートＣ２１０及び可変プレートＣ２２０を示したものであって、図１５（ａ）は、本発明の一実施例による可変プレートＣ２２０が縮小された状態を示す図であり、図１５(ｂ）は、本発明の一実施例による可変プレートＣ２２０が拡張された状態を示す図である。

図１５（ａ）及び図１５(ｂ）を参照すると、ピストンＣ２００は、固定プレートＣ２１０、可変プレートＣ２２０、及び弾性体Ｃ３００を含む。もちろん、固定プレートＣ２１０を介して加圧方向に加圧力を伝達するロッドが、固定プレートＣ２１０と連結されるが、前記ロッドに該当する構成は自明な構成であるため、図示せず、以下では、固定プレートＣ２１０及び可変プレートＣ２２０に対して説明し、これをピストンＣ２００と称する。

図示されたピストンＣ２００は、ドライアイス製造装置に位置した状態を基準にして、製造装置が駆動される前の原点状態であるときには、可変プレートＣ２２０が拡張された状態を示したものでありうる。ピストンＣ２００が加圧されながら第１のケースＣ１１０の内側を通過する過程で、可変プレートＣ２２０は、縮小されうる。ここで、拡張及び縮小は、加圧方向を基準に側方への拡張及び縮小でありうる。すなわち、加圧過程における加圧面積の拡張及び縮小を意味する。

一方、固定プレートＣ２１０は、加圧方向に可変プレートＣ２２０を支持及び加圧する機能を行う。可変プレートＣ２２０は、固定プレートＣ２１０から見て加圧方向に位置し、固定プレートＣ２１０の加圧支持面Ｃ２１１と互いに対向するように配置されうる。可変プレートＣ２２０は、加圧状態に応じて、一部が固定プレートＣ２１０から離隔または接触される。

具体的には、可変プレートＣ２２０は、上下可変部Ｃ２２１及び側方可変部Ｃ２２２を含む。上下可変部Ｃ２２１は、固定プレートＣ２１０との間に弾性体Ｃ３００を介在した状態で配置されてもよい。ここで、弾性体Ｃ３００は、一端が加圧支持面Ｃ２１１側と連結され、他端が上下可変部Ｃ２２１と連結されてもよい。弾性体Ｃ３００は、少なくとも加圧方向、すなわち、前記一端及び他端を結ぶ方向に弾性変形されうる。これに伴い、弾性体Ｃ３００から発生する弾性力が、加圧支持面Ｃ２１１と上下可変部Ｃ２２１に伝達されることになる。固定支持部は、前記ロッド（Ｃ未図示）に固定されて相対的な移動が拘束されており、弾性力による作用は、上下可変部Ｃ２２１に発現される。

弾性体Ｃ３００は、固定プレートＣ２１０に予め決定された深さだけ挿入された状態で位置されうる。したがって、加圧方向の反対方向に、弾性体Ｃ３００の弾性力を超える力が発生する場合、弾性体Ｃ３００は、固定プレートＣ２１０内に収縮し、上下可変部Ｃ２２１は、加圧支持面Ｃ２１１に接触しうる。すなわち、弾性体Ｃ３００の一端から他端へ、または他端から一端への方向に加えられる力により、上下可変部Ｃ２２１は、加圧支持面Ｃ２１１との接触または離隔が決められうる。

一方、可変プレートＣ２２０の側方可変部Ｃ２２２は、第１の連動部Ｃ２２５及び第２の連動部Ｃ２２６を含んでもよい。前記第１の連動部Ｃ２２５は、上下可変部Ｃ２２１から側方に向かう面の側に位置し、上下可変部Ｃ２２１との面接触を保持する状態でありうるのであり、第２の連動部Ｃ２２６は、少なくとも第１の連動部Ｃ２２５との面接触を保持し、第１の連動部Ｃ２２５の側方への移動に連動して他の側方へと移動されうる。ここでの連動は、加圧方向または加圧方向の逆方向へと外力が加わって移動される過程で、各構成が互いに斜面接触することによる連動でありうる。すなわち、加圧方向及び加圧方向の逆方向に力が加わると、加圧方向にはもちろんのこと、加圧方向を基準に側方にも移動が発生するのである。ここで、前記側方への移動により、加圧面積の拡張及び縮小がなされる。

さらに、前記第１の連動部Ｃ２２５、第２の連動部Ｃ２２６及び上下可変部Ｃ２２１は、互いに面接触により接触してもよい。面接触によりなされた接触関係は、加圧空間ＣＰへの気密を保持するためである。図示されたピストンＣ２００の例に限定されず、第２の連動部Ｃ２２６と上下可変部Ｃ２２１との間の接触は、平面または曲面を含む面接触により接触が可能であってもよく、平面である場合、接触面の幅が加圧方向に沿って同一に形成され、曲面である場合に半径または曲率が加圧方向に沿って同一に保持されてもよい。

そして、固定プレートＣ２１０は、弾性体Ｃ３００を介して可変プレートＣ２２０と重ねられて配置されうるのであり、この過程で弾性体Ｃ３００により互いに固定されてもよいが、連結ピンＣ１０により連結されてもよい。連結ピンＣ１０は、一端が固定プレートＣ２１０の側には固定されて連結され、可変プレートＣ２２０の側の他端には遊び空間Ｃ１１が形成されて遊動的な状態で連結されうる。これに関連して、以下の図１６を通じて後述する。

図１６は、本発明の第２の態様の一実施例によるピストンＣ２００の固定プレートＣ２１０及び可変プレートＣ２２０を切開したものを示したものであって、図１６（ａ）は、本発明の一実施例による可変プレートＣ２２０が縮小された状態を切開した図面であり、図１６(ｂ）は、本発明の一実施例による可変プレートＣ２２０が拡張された状態を切開した図である。

図１６（ａ）及び図１６(ｂ）を参照すると、連結ピンＣ１０は、上下可変部Ｃ２２１をピストンＣ２００がシリンダーＣ１００の内部で往復する過程にて牽引するため、固定プレートＣ２１０から可変プレートＣ２２０が連結されるようにする。ただし、可変プレートＣ２２０は、上下及び側方へとパートごとに移動されるので、移動距離を収容するための遊び空間Ｃ１１が求められうる。ここで、遊び空間Ｃ１１は、連結ピンＣ１０が連結される側に形成されうる。図示したように、連結ピンＣ１０の一端は、固定プレートＣ２１０と連結され、他端が上下可変部Ｃ２２１と連結されるとするとき、前記他端は、連結ピンＣ１０が一端から他端に延びる区間より拡張された形態でありうる。このような形態により、上下可変部Ｃ２２１が牽引されうる。また、前記拡張された空間は、上下可変部Ｃ２２１が加圧方向または加圧方向の逆方向に可変されるとき、可変される区間の分だけ遊び空間Ｃ１１が備えられ、連結ピンＣ１０は、遊び空間Ｃ１１内で可変時に移動され、可変軌跡を収容しうる。

前述のピストンＣ２００は、角が丸い四角形を例示したが、第１の連動部Ｃ２２５に対応するパーツが３つ以上備えられた形態であれば変形実施も可能である。ここで、第１の連動部Ｃ２２５に対応するパーツとは、直線状を呈している構成が求められるものであり、これは連動メカニズムが斜面に沿った運動方向の転換によるものであるからである。したがって、変形可能な例としては、角が丸い三角形、三角形、角が丸い五角形、五角形などの変形実施例が可能である。

また、前記斜面の角度は、加圧方向を基準にして４５度の角度離隔範囲内で行われることが好ましい。これは離隔角度の範囲が４５度を超えると、側方への運動が伝達されることにおいて相対的に大きなエネルギーが求められ、これはそれ自体で抵抗となるため、ドライアイスに伝達する加圧力が失われる要因となる。したがって、４５度の角度離隔の範囲内で決められるが、可変プレートＣ２２０の拡張及び縮小の範囲に対応するように決められうるのであり、これには、斜面の長さ、すなわち、可変プレートＣ２２０の厚さも影響を及ぼすことになる。前述の条件の組み合わせにより、ドライアイスに伝達される加圧力が、可変プレートＣ２２０の可変により最小限に失われるように決められることが好ましい。

また、第２の連動部Ｃ２２６は、加圧支持面Ｃ２１１との接触を保持してもよい。接触の保持には、磁力による保持、または、長孔と長孔にガイドされるガイドピンなどが適用されうる。長孔及びガイドピンが採用される場合、第２の連動部Ｃ２２６が拡張される方向に、加圧支持面Ｃ２１１に対向する第２の連動部Ｃ２２６の一面に非貫通長孔が形成されるとともに、加圧支持面Ｃ２１１から突出形成されるか、または別途の部材の結合により長孔に挿入されて、長孔が形成された方向にガイドされるガイドピンが備えられうる。

図１７は、本発明の第２の態様の一実施例による、シリンダーＣ１００の内部で固定プレートＣ２１０及び可変プレートが、区間ごとに下降する段階を示す図である。

図１７を参照すると、シリンダーＣ１００は、拡張区間、進入区間ＣＳ２、可変区間ＣＳ３及び縮小区間ＣＳ４を含む。ここで、拡張区間は、第２のケースＣ１２０内に形成される区間で、可変プレートＣ２２０が拡張された状態でピストンＣ２００の加圧が行われる区間である。進入区間ＣＳ２は、第１のケースＣ１１０に形成される区間で、第１のケースＣ１１０と第２のケースＣ１２０とが互いに当接する部分に備えられ得る。可変区間ＣＳ３は、可変プレートＣ２２０が縮小される区間であり、加圧方向に行くほど狭くなるように形成される。そして、縮小区間ＣＳ４は、可変プレートＣ２２０が縮小された状態を意味し、可変プレートＣ２２０とドライアイスが接触してドライアイスの成形が行われる区間となりうる。

具体的には、拡張区間におけるピストンＣ２００は、液状二酸化炭素がシリンダーＣ１００の内部に供給された後、加圧方向に移動されうる。拡張区間では、加圧過程で相対的に低い圧力が発生するため、ピストンＣ２００に含まれた弾性体Ｃ３００は、収縮されないか、または収縮の程度が微々たるのでありうる。もちろん、弾性体Ｃ３００の弾性力は、シリンダーＣ１００の内部で発生させようとする圧力に対応するように形成され、例えば、圧力により圧力空間の圧力により収縮されることよりは、可変区間ＣＳ３のテーパー部Ｃ１１１により収縮されるように弾性力が決められうる。したがって、ピストンＣ２００は、拡張区間では、弾性力により上下可変部Ｃ２２１及び加圧支持面Ｃ２１１が互いに離隔された状態で加圧方向に向かって移動されうる。

そして、拡張区間を経て進入区間ＣＳ２に進入すると、ここから圧力が相対的に高圧に増加することになる。これは、第１のケースＣ１１０と第２のケースＣ１２０が接する部分を介して気密の保持が困難になり得る点を考慮した設計であり、予め決定された圧力を超える時点について、進入区間ＣＳ２から形成されるものと決めることができる。前記予め決定された圧力は、シリンダーＣ１００内で発生する最高圧力と、最高圧力の１／３となる圧力との間で決められうる。すなわち、進入区間ＣＳ２では、前記予め決定された圧力が形成される区間となりうる。

また、可変区間ＣＳ３は、可変プレートＣ２２０の縮小が行われる区間である。可変プレートＣ２２０の縮小される可変は、シリンダーＣ１００内の圧力増加による可変ではなく、第１のケースＣ１１０の内壁が狭くなることにより、加圧方向にピストンＣ２００が移動されるとともに、側面から加圧されて可変されるものである。すなわち、加圧方向に移動されるピストンＣ２００によりシリンダーＣ１００の内面に接触している可変プレートＣ２２０は、テーパー部Ｃ１１１により側面から加圧されうるのであり、ここで発生した加圧力は、第１の連動部Ｃ２２５及び第２の連動部Ｃ２２６を上下可変部Ｃ２２１へと側方から加圧してもよい。

前記第１の連動部Ｃ２２５及び第２の連動部Ｃ２２６を含む側方可変部Ｃ２２２は、上下可変部Ｃ２２１と斜面で接触された状態であるので、上下可変部Ｃ２２１の周方向に第１の連動部Ｃ２２５及び第２の連動部Ｃ２２６が交互に配置された側方可変部Ｃ２２２は、上下可変部Ｃ２２１を、加圧方向の逆方向に移動させることができる。ここで、加圧方向の逆方向に移動させる力は、弾性体Ｃ３００の弾性復元力より大きく、上下可変部Ｃ２２１を加圧支持面Ｃ２１１に密着させることができる。これにより、上下可変部Ｃ２２１は、加圧支持面Ｃ２１１に接触し、側方可変部Ｃ２２２は、縮小されることにより、可変プレートＣ２２０の加圧方向への加圧面が縮小されうる。

次に、可変区間ＣＳ３を通過した時点では、縮小された可変プレートＣ２２０の状態となり、縮小された状態の可変プレートＣ２２０は、縮小区間ＣＳ４で残りの加圧区間に向かって移動されるとともに加圧することができる。このときは、ドライアイスが製造される状況なので、ドライアイスと接触してドライアイスの成形を図ることができる。加圧が完了してドライアイスの生成が行われると、ドライアイス製造装置は、原点に戻ることができる。ドライアイスが排出されるように、第１のケースＣ１１０は、ドライアイスの高さよりも低い地点まで下降されてもよい。

以下で説明する本発明の第３の態様の一実施例である曲面形加圧面を持つピストンＤ２００は、加圧面が凸である曲面形に形成され、加圧時にスノーＤ１０の均一な分配が行われうるのであり、均一なスノーＤ１０の分配は、ピストンＤ２００による圧着成形過程で均一な密度のドライアイスナゲットＤ１１に製造され得る。すなわち、曲面形の加圧面の形状は、均一なスノーＤ１０の分配を誘導し、加圧時に、ドライアイスナゲットＤ１１についての全体的に均一な密度を備えられるようにする。

図１８は、本発明の第３の態様の一実施例によるドライアイスナゲットＤ１１の製造装置を示したものであって、図１８（ａ）は、第１のケースＤ１１０と第２のケースＤ１２０とが離隔された状態で原点に位置されたことを示す図であり、図１８(ｂ）は、第１のケースＤ１１０の上昇で、第１のケースＤ１１０と第２のケースＤ１２０との間の接触によりシリンダーＤ１００が形成されたことを示す図であり、図１８（ｃ）は、シリンダーＤ１００内でピストンＤ２００が加圧方向に移動することを示す図である。

図１８（ａ）～図１８（ｃ）を参照すると、本発明の一実施例によるドライアイスナゲットＤ１１の製造装置は、シリンダーＤ１００及びピストンＤ２００を含む。具体的には、シリンダーＤ１００は、第１のケースＤ１１０及び第２のケースＤ１２０を含む。第１のケースＤ１１０及び第２のケースＤ１２０は、原点に位置された状態で互いに離隔されてもよい。第１のケースＤ１１０及び第２のケースＤ１２０のうちの１つ以上の移動により第１のケースＤ１１０及び第２のケースＤ１２０は、互いに接しうるのであり、互いに接した状態では、シリンダーＤ１００の内部空間を形成しうる。前記内部空間は、加圧空間ＤＰになりうる。加圧空間ＤＰは、第２のシリンダーＤ１００の側に位置されたピストンＤ２００の移動により加圧されて圧力が増加されてうる。すなわち、シリンダーＤ１００の内部に前記加圧空間ＤＰが形成されると、ピストンＤ２００が加圧空間ＤＰに移動するとともに加圧空間ＤＰの容積が減少し、減少した容積は、相対的に圧力が増加することになる。

ここで、増加した圧力は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲で決められうる。前記圧力範囲内でドライアイスが形成されうる。もちろん、ドライアイスの形成は、液状二酸化炭素またはスノーＤ１０が注入された状態で、ピストンＤ２００が加圧空間ＤＰを加圧することにより行われてもよい。液状二酸化炭素またはスノーＤ１０の注入は、第２のケースＤ１２０の一側に形成された供給孔を介して注入されうる。

ここで、液状二酸化炭素の場合には、水平面をなして比較的均一に収容されるが、スノーＤ１０の場合には、固形粒子からなり水平面をなすなどの比較的均等に累積されることが難しく、一部に累積量が相対的に多い部分が発生しうる。累積量の多い部分が平面である加圧面により加圧方向に加圧されると、相対的に累積量の少ない部分が圧着された部分よりも密度が高く形成され、累積量が少ない部分は、密度が低く形成される。このような累積量による不均一な密度は、製造されたドライアイスの持続速度を低下させる要因となる。

このような点を克服するため、以下で説明するピストンＤ２００の場合、加圧面が曲面で形成され、スノーＤ１０との接触時に不均一に累積量が形成されたスノーＤ１０を比較的均等にすると同時に圧着することが可能である。

図１９は、本発明の第３の態様の一実施例によるピストンＤ２００を示す図である。

図１９を参照すると、ピストンＤ２００は、ロッドＤ２０１及びロッドＤ２０１の一端と結合された加圧プレートＤ２１０を含む。加圧プレートＤ２１０は、加圧面に分散加圧部Ｄ２１１及び加圧端部Ｄ２１２を含む。分散加圧部Ｄ２１１は、曲面に形成された表面であり、加圧方向へと凸に形成されうる。例示は、加圧方向を基準に横方向に曲面が形成された形態であるが、加圧面の曲部は、これに限定されず、半球状に凸な形状など加圧方向に凸な曲部が形成されたタイプであれば、形状に制限はない。もちろん、好ましくは、図示されたように平面を曲げたタイプの加圧面であってもよい。

このような形状は、凸形状により加圧方向に最も出ている地点が加圧時にスノーＤ１０に先に届く可能性が高く、スノーＤ１０は、曲面の分散加圧部Ｄ２１１により周辺部Ｄ１１ｄに押されて分散されうる。分散及び加圧方向は、分散加圧部Ｄ２１１の曲率が大きいほど分散量が増加されうる。このようであると、スノーＤ１０の分散方向が、曲面から垂直な方向にスノーＤ１０を押し出して、分散加圧部Ｄ２１１の最も突出した地点から両側へとスノーＤ１０を分散させることができる。もちろん、これは図示された例示による説明であり、分散加圧部Ｄ２１１が、曲部を含む半球状をなすように凸に設けられた場合には、分散方向に最も突出した地点から放射状にスノーＤ１０を分散させることができる。

すなわち、スノーＤ１０を分散させるための一つの構造としての分散加圧部Ｄ２１１は、曲部を含むことを前提として形状の変更がある場合にも、前記最も突出した地点は、加圧面の中心に位置されることが好ましく、中心から両側または放射状などの前記中心の周辺部Ｄ１１ｄにスノーＤ１０を分散させることができる。

前述のスノーＤ１０が分散される過程を介してスノーＤ１０の分散が行われると、ピストンＤ２００の持続的な加圧方向への加圧が、分散されたスノーＤ１０を加圧させうる。これは接触による圧着となり、スノーＤ１０は、密度が増加すると同時に成形されうる。

すなわち、ピストンＤ２００の加圧部のうちの曲面形状を持つ分散加圧部Ｄ２１１は、スノーＤ１０の分散から加圧まで行うことにより、均一な密度のドライアイスナゲットＤ１１を製造しうる。

図２０は、本発明の第３の態様の一実施例によるピストンＤ２００が加圧方向に移動することを示す図である。

図２０を参照すると、ピストンＤ２００は、第１の加圧区間ＤＳ１を通過して第２の加圧区間ＤＳ２に移動されうる。ピストンＤ２００の移動前にスノーＤ１０の供給が行われた状態である可能性があるので、スノーＤ１０には、ピストンＤ２００の移動により増加される圧力が伝達されうる。ピストンＤ２００は、第１のシリンダーＤ１００の内側に形成される第１の加圧区間ＤＳ１を経由し、第１のシリンダーＤ１００の内側に形成される第２の加圧区間ＤＳ２を通じてスノーＤ１０を加圧しうる。

一方、スノーＤ１０は、シリンダーＤ１００の内部に提供された後、レベリングのような別途の工程が行われるものではないので、提供されたスノーＤ１０は、蓄積された量が支持台Ｄ３００上で、部分ごとにそれぞれ異なりうる。それぞれ累積量が異なるスノーＤ１０は、加圧プレートＤ２１０により加圧されると、累積量が多い部分は高密度で形成され、累積量が少ない部分は低密度で形成され、低密度で形成された部分が、相対的に気化率が高いことから、不均一に気化しうるのであり、これは、全体的なドライアイスナゲットＤ１１の気化速度を促進する原因となり得る。

これを防止するため、スノーＤ１０を分散させることができる曲面の分散加圧部Ｄ２１１を設け、分散加圧部Ｄ２１１が圧力を増加させ、スノーＤ１０との接触によりスノーＤ１０の不均一な蓄積状態を分散させることにより、成形形状に対応する形態でスノーＤ１０を分散させることができる。これは、分散加圧部Ｄ２１１の接触によるスノーＤ１０の圧着成形を通じて、密度が均一なドライアイスナゲットＤ１１を製造できる前処理の一種になる。これは、加圧プレートＤ２１０の分散加圧部Ｄ２１１が行うものである。

さらに、加圧端部Ｄ２１２は、分散加圧部Ｄ２１１から見て少なくとも両端に位置し、分散加圧部Ｄ２１１が半球状に突出した場合には、加圧端部Ｄ２１２が、リング状に形成されうる。すなわち、形状については、前述の条件を満たす以上、特定の形状に限定されるのではない。

加圧端部Ｄ２１２は、分散加圧部Ｄ２１１により、側面に分散されたスノーＤ１０が、より効果的に固まるように平面に形成され、加圧方向と平行な方向に形成されてもよい。これは、分散加圧部Ｄ２１１により側面に移動されるスノーＤ１０が、加圧断面が加圧される領域へと移動する前に、加圧端部Ｄ２１２側では、加圧が行われている状態となるので、移動されるスノーＤ１０は、相対的に密度の高い加圧端部Ｄ２１２の進行方向には進入できない。すなわち、スノーＤ１０は、分散加圧部Ｄ２１１により加圧されるが、分散加圧部Ｄ２１１の加圧方向の前側に位置するスノーＤ１０は、分散加圧部Ｄ２１１との接触の後には、前記前側の範囲内で圧着されてもよい。

図２１は、本発明の第３の態様の一実施例にドライアイスナゲットＤ１１の製造装置により生成されたドライアイスナゲットＤ１１を示す図である。

図２１は、前述のドライアイスナゲットＤ１１の製造装置により製造されたドライアイスナゲットＤ１１の一例として、曲部を含む分散加圧部Ｄ２１１により圧着された、すなわち、曲面部Ｄ１１ａ及び加圧端部Ｄ２１２により形成された、平面部Ｄ１１ｂを含むドライアイスナゲットＤ１１である。好ましくは、ドライアイスナゲットＤ１１は、中央部Ｄ１１ｃ及び周辺部Ｄ１１ｄの密度が、好ましくは互いに同一で、単位体積当たりの任意の部分を互いに比較したとき、互いに同じでありうる。少なくともこれは、不均一なドライアイスナゲットＤ１１における任意の部分間の密度差よりも、均一性において改善された結果が得られる。このような結果は、ドライアイスナゲットＤ１１の気化速度を遅延させて、同じスノーＤ１０の量で製造された平面のドライアイスナゲットＤ１１より長時間の使用が可能なドライアイスナゲットＤ１１が製造されうる。

以上、本発明の代表的な実施例を詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、上述した実施例について、本発明の範疇から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることを理解できるだろう。したがって、本発明の権利範囲は、説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。

Ａ１：押出ヘッド
Ａ２：押出ペレット
Ａ２ａ：ペレット
Ａ３、Ａ６：ピストン
Ａ４、Ａ７：シリンダー
Ａ５：供給部
Ａ１０、Ａ１００：ナゲット
Ａ１１：圧縮ペレット
Ａ１２：空隙
Ａ１００a：スノー
ＡＭ：移動方向
ＡＳ：噴射方向
ＡＰ：加圧方向
ＡＶ１、ＡＦ１：第１の昇華区間
ＡＶ２、ＡＦ２：第２の昇華区間
ＡＳ１０：噴射段階
ＡＳ２０：固形化段階
ＡＳ３０：加圧段階
ＡＳ４０：成形段階
Ｂ１ａ：加圧部材
Ｂ１：シリンダー
Ｂ２：成形板
Ｂ３：支持端
Ｂ１０、Ｂ１０a：ドライアイス製造装置
Ｂ１００：支持ベース
Ｂ１１０：成形部
Ｂ１５０：接触部
Ｂ２００：第１のケース
Ｂ２１０：溝
Ｂ２２０：シーリング部
Ｂ３００：第２のケース
Ｂ３０１：供給孔
Ｂ３２０：突出部
Ｂ４００：加圧ピストン
ＢＤ：加圧方向
ＢＡ：第１の気密保持構造
ＢＢ：第２の気密保持構造
ＢＰ：圧縮空間
ＢＨ：上昇高さ
ＢＳ１０：第１のケースの移動段階
ＢＳ２０：圧縮空間形成段階
ＢＳ３０：液状二酸化炭素注入段階
ＢＳ４０：加圧段階
ＢＳ５０：復帰段階
ＢＳ６０：排出段階
Ｃ１０：連結ピン
Ｃ１１：遊び空間
Ｃ１２：ロッド
Ｃ１００：シリンダー
Ｃ１１０：第１のケース
Ｃ１１１：テーパー部
Ｃ１２０：第２のケース
Ｃ２００：ピストン
Ｃ２１０：固定プレート
Ｃ２１１：加圧支持面
Ｃ２２０：可変プレート
Ｃ２２１：上下可変部
Ｃ２２２：側方可変部
Ｃ２２５：第１の連動部
Ｃ２２６：第２の連動部
Ｃ３００：弾性体
ＣＳ１：拡張区間
ＣＳ２：進入区間
ＣＳ３：可変区間
ＣＳ４：縮小区間
ＣＰ：加圧空間
Ｄ１０：スノー
Ｄ１１：ドライアイスナゲット
Ｄ１１ａ：曲面部
Ｄ１１ｂ：平面部
Ｄ１１ｃ：中央部
Ｄ１１ｄ：周辺部
Ｄ１００：シリンダー
Ｄ１１０：第１のケース
Ｄ１２０：第２のケース
Ｄ２００：ピストン
Ｄ２０１：ロッド
Ｄ２１０：加圧プレート
Ｄ２１１：分散加圧部
Ｄ２１２：加圧端部
Ｄ３００：支持台
ＤＳ１：第１の加圧区間
ＤＳ２：第２の加圧区間
ＤＰ：加圧空間

Claims (16)

1. 液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の前記液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスを製造する、ドラアイスナゲット製造装置であって、
   地面に固定されて上方に延長形成され、前記上方の側の端部に、上方と対向する成形面を含む支持ベースと、
   前記支持ベースが延長された方向に、前記支持ベースの延長表面に沿って往復移動が可能な第１のケースと、
   前記第１のケースが上方へと移動した際に互いに突き当てられて、気密が保持される圧縮空間を形成しており、液状二酸化炭素を前記圧縮空間に提供できるように、供給ラインに連結される供給孔が形成される第２のケースと、
   前記第２のケースを貫通して前記圧縮空間を往復できる加圧ピストンと、を含み、
   前記圧縮空間には、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように前記加圧ピストンが下降する、ドライアイスナゲット製造装置。
2. 前記圧縮空間内にて、前記加圧ピストンが前記成形面に近づけられ、前記液状二酸化炭素が加圧される、請求項１に記載のドライアイスナゲット製造装置。
3. 前記第２のケース及び前記支持ベースは固定されており、前記第１のケース及び前記加圧ピストンの往復運動により駆動される、請求項１に記載のドライアイスナゲット製造装置。
4. 前記第１のケースは、前記第２のケースと接する面に形成される溝、及び、前記溝に配置されるシーリング部を含み、
   前記第２のケースは、前記第１のケースと接する面に、シーリング部と対応する形状の金属材である突出部を含む、請求項１に記載のドライアイスナゲット製造装置。
5. 液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の前記液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスを製造する、ドラアイスナゲット製造装置であって、
   地面に固定されて上方に延長形成され、前記上方の側の端部に、上方と対向する成形面を含む支持ベースと、
   前記支持ベースが延長された方向に、前記支持ベースの延長表面に沿って往復移動が可能な第１のケースと、
   前記第１のケースが上方へと移動した際に、互いに突き当てられて、気密が保持される圧縮空間を形成しており、液状二酸化炭素を前記圧縮空間に提供できるように、供給ラインに連結される供給孔が形成される第２のケースと、
   前記第２のケースを貫通して前記圧縮空間を往復できる加圧ピストンと、を含み、
   前記圧縮空間内にて、前記加圧ピストンが前記成形面に接近し、前記液状二酸化炭素が加圧されるが、前記圧縮空間は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように前記加圧ピストンが下降する、ドライアイスナゲット製造装置。
6. 前記第２のケース及び前記支持ベースは固定されており、前記第１のケース及び前記加圧ピストンの往復運動により駆動される、請求項５に記載のドライアイスナゲット製造装置。
7. 前記第１のケースは、前記第２のケースと接する面に形成される溝、及び、前記溝に配置されるシーリング部を含み、
   前記第２のケースは、前記第１のケースと接する面に、シーリング部と対応する形状の金属材である突出部を含む、請求項５に記載のドライアイス製造装置。
8. 液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の前記液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスナゲットを製造する方法であって、
   地面に固定支持される支持ベースの延長方向に沿って、第１のケースが上方に移動されて第２のケースと接する第１のケースの移動の段階と、
   前記第１のケースの移動により、第１のケースと第２のケースとが連通する内部に、気密状態が保持される圧縮空間形成段階と、
   前記圧縮空間形成段階で形成された圧縮空間に、液状二酸化炭素が注入される液状二酸化炭素注入段階と、
   前記液状二酸化炭素注入段階で注入された前記液状二酸化炭素については、前記第２のケースと連結された加圧ピストンが、前記支持ベースへの方向である加圧方向に移動されて前記液状二酸化炭素を加圧するようにする加圧段階と、
   前記加圧段階の後、前記加圧ピストンと前記第１のケースが復帰する復帰段階と、
   前記復帰段階の後、加圧された前記液状二酸化炭素が状態変化した、ドライアイスを排出させる排出段階と、を含み、
   前記圧縮空間内にて前記加圧ピストンが、前記支持ベースの上端部としての成形面に接近し、前記液状二酸化炭素が加圧されるにあたり、前記圧縮空間は、１６ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲内で圧力が決められるように前記加圧ピストンが下降する、ドライアイスナゲットを製造する方法。
9. 前記加圧ピストンの加圧力が前記支持ベースの方向に作用するとき、前記地面に固定された支持ベースの反作用により前記加圧力が支持される、請求項８に記載のドライアイスナゲットを製造する方法。
10. 液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の前記液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスナゲットを製造する、ドラアイスナゲット製造装置であって、
    第１のケース及び第２のケースを含み、前記第１のケースと前記第２のケースとの間の接触により内部に加圧空間が形成されるシリンダーと、
    前記シリンダー内にて前記第２のケースの側から前記第１のケースへと移動し、前記加圧空間を加圧するピストンと、含み、
    前記ピストンは、
    シリンダー内にて加圧方向と対向する加圧支持面を持つ固定プレートと、
    前記固定プレートと連結ピンとにより連結され、前記加圧方向へと移動できる上下可変部、及び、前記上下可変部の周りに位置し、前記加圧方向を基準にして側方に移動されて拡張可能である側方可変部を含む可変プレートと、
    前記固定プレートと前記可変プレートとの間にて、前記加圧方向に弾性変形される弾性体と、を含み、
    前記側方可変部は、
    前記シリンダーの内壁と接触される第１の連動部及び第２の連動部を含んでおり、前記加圧方向に移動されるに伴い前記シリンダーの内壁の幅が減少することから、加圧面積が縮小し、前記第１の連動部と前記第２の連動部が上下可変部を加圧し、
    前記上下可変部は、前記側方可変部により加圧されると、前記加圧支持面の側へと弾性的に移動される、ドライアイスナゲット製造装置。
11. 前記連結ピンは、
    一端が前記固定プレートと固定的に連結され、
    他端が、前記上下可変部と連結されるにあたり、前記上下可変部との間に、前記加圧方向に前記連結ピンが、予め決定された距離だけの遊び空間を形成して連結される、請求項１０に記載のドライアイスナゲット製造装置。
12. 前記第１の連動部は、前記加圧方向への平面上で外側に対向する、前記上下可変部の少なくとも３つ以上の表面に、それぞれ対応する前記加圧方向から４５度の範囲内で角度離隔される斜面を含み、
    前記第２の連動部は、前記上下可変部を中心にした前記上下可変部の周囲の側に、前記第１の連動部と、接触した状態で交互に配置される、請求項１０に記載のドライアイスナゲット製造装置。
13. 前記第１のケースは、
    前記加圧方向に前記ピストンが移動した際に、前記第２のケースの内側から側方へと拡張された状態の前記側方可変部が、前記第２のケースから前記第１のケースまで、前記シリンダーの内面に接触された状態を保持しつつ縮小されるようにするテーパー部を含む、請求項１０に記載のドライアイスナゲット製造装置。
14. 液化二酸化炭素を噴射して、相変化したスノー状態の前記液化二酸化炭素を加圧することにより、ドライアイスを製造する、ドラアイスナゲット製造装置であって、
    シリンダーの外側から内側へと延長されるロッドと、
    前記シリンダーの内側に位置する前記ロッドの一端部と結合され、前記シリンダー内に形成される第１の加圧区間から第２の加圧区間へと加圧方向に加圧し、前記シリンダーの内壁に接するように拡張形成される加圧プレートと、を含み、
    前記加圧プレートは、
    前記加圧方向に向かって凸に曲面形に形成される分散加圧部と、
    前記分散加圧部の端部の側で前記シリンダーの内壁に接し、前記加圧方向と対向する平面に形成される加圧端部と、を含むのであり、
    前記分散加圧部は、前記加圧プレートとスノーとの間の接触による加圧の前に、前記第２の加圧区間内で不均一に累積したスノーを、成形形状に対応する形態へと分散させる、ドライアイスナゲット製造装置。
15. 前記分散加圧部は、
    前記加圧方向に凸である半球状に形成される、請求項１４に記載のドライアイスナゲット製造装置。
16. 前記加圧端部は、
    前記加圧方向に分散加圧部により加圧されて側面に移動されたスノーを前記加圧方向に加圧する、請求項１４に記載のドライアイスナゲット製造装置。